木材学复习资料

⽊材学复习资料

⽊材学复习资料

㈠材结构：（每个概念的后的数字为在书本的页数，本答案仅供参考）1、概念(名词解释):

(1)⼼材：在⽊质部中，靠近树⽪（通常颜⾊较浅）的外环部分，含⽔率⾼，⽴⽊时具⽣理功能的⽊材称边材，担负着由下往上输送⽔分和养分。29(2)边材：在靠近髓⼼周围与边材之间（通常颜⾊较深）的⽊质部，在⽴⽊时已不具有⽣理功能的。28

(3)早材:在⼀个⽣长轮内，靠近髓⼼⼀侧，是树⽊⽣长季节早期形成的部分，材⾊较浅，组织松软，⼜称为春材。26

(4)晚材:在⼀个⽣长轮内，靠近树⽪⼀侧，是树⽊⽣长季节后期形成的部分，材⾊较深，组织紧密，材质坚硬，⼜称为秋材。27

(5)管孔:导管在横断⾯上的孔⽳状称管孔。30

(6)纹孔:通常指⽊材细胞壁增厚产⽣次⽣壁过程中,初⽣壁上局部没有增厚⽽留下的孔隙.45

(7)穿孔:两个导管分⼦直径底壁相通的孔隙.62

(8)#字区:

(9)螺纹加厚：在细胞次⽣壁内表⾯上，由微纤丝局部聚集⽽形成的屋脊状凸起，呈螺旋状环绕着细胞内壁。48

(10)螺纹裂隙:是应压⽊中⼀种不正常的构造特征,其管胞内壁上具有⼀种贯穿次⽣壁并且呈螺旋状的裂隙.49

(11)结晶区:沿基本纤丝的长度⽅向，纤维素⼤分⼦链的排列状态并不都相同。在⼤分⼦链排列最致密的地⽅，分⼦链规则平⾏排列，定向良好，反映出⼀些晶体的特征，所以被称为纤维素的结晶区。43(12)⾮结晶区——当纤维素分⼦链排列的致密程度减⼩、分⼦链间形成较⼤的间隙时，分⼦链与分⼦链彼此之间的结合⼒下降，纤维素分⼦链间排列的平⾏度下降，此类纤维素⼤分⼦链排列特征被称为纤维素⾮结晶区（有时也称作⽆定形区）。44(13)氢键：：当氢原⼦以主价健与电负性很强的氧原⼦结合后再以付价键与另⼀电负性很强的原⼦相结合所形成的键。

（14）树脂道：在针叶材中，由泌脂细胞围成的特殊孔道。57

具有正常树脂道的针叶树材主要有松属、落叶松属、云杉属、黄杉属、银杉属及油杉属。

（15）导管：阔叶材各类纵向细胞中有⼀种直径较⼤，专门承担输导作⽤的组织.60

（16）⽊射线等各种细胞：在针叶材中⽊射线由射线薄壁细胞组成。在松科某些属（松、云杉、落叶松等）中也有射线管胞。在阔叶材中阔叶树材的⽊射线主要有射线薄壁细胞组成，仅极少数具聚合射线的树种，射线中才夹杂有⽊纤维和轴向薄壁组织。69

（17）异同型：

（18）异型射线：射线组织由⽅形或直⽴射线细胞核横卧射线细胞共同组成（19）同型射线：射线全部由横卧射线细胞组成71

2、⽊材特点：树⽊来⾃种⼦植物，可分为两⼤类：裸⼦植物，针叶树材，⽆孔材，软材；被⼦植物，阔叶树材，有孔材，硬材。

阔叶材——⽊本双⼦叶被⼦植物 针叶材——⽊本裸⼦植物 ⽵材——⽲本单⼦叶被⼦植物3、树⽊⽣长时⾼⽣长和直径⽣长共同作⽤的结果；分别起源于顶端分⽣组织和侧向分⽣组织分⽣活动; 韧⽪部的细胞:

4、形成层原始细胞的种类及功能：形成层有两种原始细胞：纺锤形原始细胞和射线原始细胞。前者为⽊质部中纵⾏排列细胞的来源，后者为⽊质部中横⾏细胞的来源。5、针阔叶材特有细胞：（红字）

针叶树材由筛胞、⽯细胞、韧⽪纤维、韧⽪轴向薄壁细胞，韧⽪射线细胞组成阔叶树材由筛管、伴胞、⽯细胞、韧⽪纤维，韧⽪轴向薄壁细胞，韧⽪射线细胞组成。6、阔叶材管孔的排列分布：根据管孔在横切⾯上⼀个⽣长轮内的分布和⼤⼩情况，可将阔叶材划分为环孔材、半环孔材和散孔材（其包括：辐射孔材、切线孔材、花样孔材（或交叉孔材））31 散孔材⽣长轮内⽊材管孔的排列⽅式，分为下列四类：分散型、倾斜型、弦列型、径列型。

环孔材晚材管孔排列⽅式分为五类：星散型、⽕焰型、榆⽊型 7、阔叶树材轴向薄壁组织的分类：

根据轴向薄壁组织与导管的连⽣与否可分为离管型薄壁组织、傍管型薄壁组织两⼤类。

宏观：离管型薄壁组织：星散状（⽹状）、切线状、离管带状、轮界状。

傍管型薄壁组织：环管束状、翼状、聚翼状、傍管带状。

微观：离管型薄壁组织：星散状、轮界状、切线状、离管带状、梯状、⽹状

傍管型薄壁组织：稀疏傍管状、单侧傍管状、环管束状、翼状、聚翼状、

傍管带状。8、树⽊的从⼩到⼤结构单元和壁层结构： 从四个⽅⾯了解各壁层：

厚度⽐例、薄层数、化学组成、纤丝倾⾓。60～90°

纤维素>半>⽊素（最少） 1～6层2～8%

S3 10～30° 纤为主 阔：半>⽊ 早30～40 晚150 70～90%

S2

50～70° ⽊素40% 半：阔>针 4～6 10～22% S1

松散不规则 ⽊素60～90% / <1% P 纤丝倾⾓/° 化学组成 /% 薄层数 /层

厚度⽐例 /% 层次9、针叶材组成的细胞分⼦:针叶树材的解剖分⼦较简单，排列规则，主要有轴向管胞、⽊射线、轴向薄壁组织和树脂道

10、阔叶材组成的细胞分⼦：阔叶材主要有导管约占20%，⽊纤维占50%，⽊射线占17%，轴向薄壁组织占2%～50%。

㈡⽊材化学性质11、学组成：⽊材是由少量组分和细胞壁主要组分组成的

少量组分由⽆机物和有机物组成；细胞壁主要组分由纤维素、半纤维素和⽊质素组成的。

⽊材细胞壁三要素: 纤维素-⾻架物质、半纤维素-填充物质、⽊质素-结壳物质纤维素是由D-葡萄糖基构成的直链状⾼分⼦化合物。

纤维素的化学结构是1，4-β-D-吡喃式失⽔聚葡萄糖组成。

半纤维素是两种或两种以上单糖组成的不均⼀聚糖，分⼦量较低，聚合度⼩，⼤多带有⽀链。构成半纤维素的主链的主要单糖是：⽊糖、⽢露糖和葡萄糖，构成半纤维素的⽀链的主要单糖是：半乳糖、阿拉伯糖、⽊糖、葡萄糖、岩藻糖、⿏李糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸等

⽊质素是⼀种天然的⾼分⼦聚合物。是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键联接⽽成、具有三维结构的芳⾹族⾼分⼦化合物。苯基丙烷单元分成三类：愈疮⽊基丙烷（G）、紫丁⾹基丙烷（S）和对羟基丙烷（H）。12、抽提物：⽊材的少量化学成分是⼀组不构成细胞壁、胞间层的游离的低分⼦化合物，可被极性和⾮极性有机溶剂、⽔蒸汽或⽔提取，所以称抽提物或浸出物。⼀般约占绝⼲⽊材的2%-5%。

抽提物可分为：多元酚类化合物、树脂类化合物、⽣物碱及黄酮类化合物、碳⽔化合物13、纤维素的化学结构：结构特点：①葡萄糖基的连接为1、4-β-甙键联结。②单元是D—葡萄糖基，相邻的葡萄糖基旋转180度。③葡萄糖基包含三个醇羟基，分别位于2、3、6三个碳原⼦上。④C1位置具隐性醛基，显还原性。⑤葡萄糖基为环式结构。

半纤维素成分和结构是由两种或两种以上的糖基所组成分⼦量较⼩的⾼分⼦化合物，其构型为⽀链型，常带有各种短侧链。仅含有150-200个半纤维素糖基。

⽊质素是⽊质素的结构单元按照连续脱氢聚合作⽤机理，⽤⼏种形式相互⽆规则地连接起来，形成⼀个三维⽹状的聚酚化合物。

苯丙烷作为⽊质素的主体结构单元，共有三种基本结构，即愈疮⽊基结构、紫丁⾹基结构和对羟苯基结构。

针叶树以愈疮⽊基结构单元为主，紫丁⾹基结构单元和对羟苯基结构单元极少。阔叶树以紫丁⾹基结构单元和愈疮⽊基结构单元为主，含有少量的对羟苯基结构单元，草类⽊质素与阔叶树⽊质素结构相似。

半纤维素与纤维素的⽐较：

（1）共同点

共属于多聚糖，都是甙键连接，可以酯化（⼄酰化）或醚化；在适当条件下⽔解；在碱性条件下降解；均含游离羟基具有亲⽔性。 （２）不同点：

纤 维 素 半 纤 维 素 ? 1.糖基种类（分⼦结构） 单糖基构成的⾼聚物 两种或两种以上的糖基构成 ? 2．结构型（分⼦形态）

典型的线型⾼聚糖⽆侧链 ⽀链型，主要是线型的但带 ? 有各种短侧链（多聚糖） ? 3．物理结构

由结晶区和⽆定形区交错 ⼀般⽆结晶区 ? 联接⽽成的⼆相体系 ? 4．聚合度

很⾼，平均7000～15000 颇低仅含150-200个糖基 ? 5．在细胞壁中的作⽤

⾻架物质 基体物质 ? 6．吸湿性和润胀度

吸附⽔只能进⼊⽆定形区， 为⽆定形物质，⽔分⼦容易进⼊ ? 结晶区对润胀有限制作⽤ 故吸湿性和润胀度⽐纤维素⾼。

㈢⽊材物理性质14、

⽣材体积⽣材重量⽣材密度=

⽓⼲材体积⽓⼲材重量

⽓⼲密度=

绝⼲材体积绝⼲材重量绝⼲密度=

⽣材体积

绝⼲材重量基本密度=15、吸湿是指⽊材由空⽓中吸收⽔分或蒸发⽔分的性能。 ⽊材具有吸湿性的原因有⼆：

其⼀：许多⾃由羟基（-OH ），它们在⼀定温度和湿度条件具有很强的吸湿能⼒。 其⼆：具⾼的空隙率和巨⼤的表⾯，胞壁微⽑细管内⽔⾯上的饱和蒸汽分压⼩于⽊材周围空⽓中的饱和⽔蒸汽分压，所以⽊材有强烈的吸附性和⽑细管凝结现象。16、⽊材中⽔分存在的状态：⾃由⽔：游离状态存在于⽊材细胞腔、细胞间隙、纹孔腔等⼤⽑细管系统空隙中，与液态⽔的性质接近

吸着⽔：在于细胞壁纤丝等微（瞬间）⽑细管系统中，⼜称结合⽔。可分为表⾯结合⽔、被束缚⽔、凝结⽔，其影响所有的材性 化合⽔17、平衡含⽔率 由于⽊材具有吸、解湿特性，当外界的温湿度条件发⽣变化时，⽊材能相应地从外界吸收⽔分或向外界释放⽔分，从⽽与外界达到⼀个新的⽔分平衡体系。⽊材在平衡状态时的含⽔率称为该温湿度条件下的平衡含⽔率。18、吸着滞后现象 ：相同的温湿度条件下，由吸着过程达到的⽊材平衡含⽔率总是低于由解吸过程达到的平衡含⽔率，这个现象称为吸着滞后现象。 、

吸着滞后现象产⽣原因:（1） 吸湿的⽊材必定是经过⼲燥，⽽在这⼀过程中，⽊材的微⽑细管系统

⽊材的⽔分吸着滞后现象

含 ⽔ 率EMC

解吸 EMC 吸着

时间

内的空隙已有⼀部分被透进来的空⽓所占锯，这就妨碍了⽊材对⽔分的吸收；

（2）⽊材解吸⼲燥后，⽤以吸取⽔分的羟基借氢键直接相连，使⼤部分羟基相互饱和⽽减少了对⽔分的吸着(-OH数量↓)；

（3）⽊材的塑性。19、⽊材纤维饱和点：假设把⽣材置在常温、相对湿度为100%的环境中，细胞腔中的⾃由⽔慢慢蒸发，当细胞腔中没有⾃由⽔，⽽细胞壁中结合⽔的量处于饱和状态，这时含⽔率称为纤维饱和点。F.S.P是材性变化的转折点：

①体积 W﹥Wf: W↑↓→V恒定(最⼤)

W﹤Wf: W↑↓→V↑↓成正⽐ W→0 时V→最⼩

②强度 W﹥Wf: W↑↓→σ恒定(最⼩)

W﹤Wf: W↑↓→σ↓↑成反⽐ W→0 时σ→最⼤

③导电性⽊材是绝缘体、⽔是导体

W﹥Wf: W↑↓→P增加⼏⼗倍。

W﹤Wf: W↑↓→P↑↓（成正⽐）

0→Wf P增加⼏百万倍

20、试陈述纵向和横向⼲缩湿胀的差异，并分析根源所在？

⽊材纵向、横向⼲缩湿胀差异的原因:

⽊材纵向⼲缩湿胀﹤﹤横向⼲缩湿胀

是由⽊材的构造特点造成的，绝⼤多数细胞都是纵向排列; ⽽细胞主要取决于次⽣壁中层(S2)微纤丝的排列⽅向。因此原因有⼆：

（1）细胞壁微纤丝是由平⾏排列的⼤分⼦链所组成的，⼤分⼦链长度⽅向可移动的距离是⼤分⼦链横向之间的0.2%～0.05%，纤丝间距离的变化主要表现在横向。

（2）S2微纤丝的排列与细胞主轴成10?-30?⼏乎相平⾏，⼲缩湿胀时表现在纵向的量：asinα；表现在横向的量：acosα。sinα﹤﹤ cosα

21、试陈述径弦向⼲缩湿胀的差异，并分析根源所在？

⽊材径向⼲缩湿胀﹤弦向⼲缩湿胀。原因如下：

（1）⽊射线对径向收缩的抑制

（2）早晚材差异的影响

（3）径向壁和弦向壁中的⽊质素含量差别的影响

（4）径壁、弦壁纹孔数量的影响

㈣⽊材⼒学性质22、概念：